전단 응력 계산기
힘, 저항 면적, 단일 또는 이중 전단 하중 조건으로 평균 전단 응력을 계산합니다.
전단력과 면적
힘은 뉴턴으로, 한 전단면의 면적은 제곱밀리미터로 입력하세요.
전단 응력 알아보기
전단 응력은 저항 면적에 분포하는 접선 방향 힘을 나타냅니다. 단면에 수직이 아니라 평행하게 작용합니다. 하중이 균일하게 작용하는 연결부나 재료 단면의 평균 전단 응력은 tau = F / A이며, F는 전단력, A는 그 힘을 지지하는 면적입니다. 이 계산기는 뉴턴과 제곱밀리미터를 사용하므로 결과 단위는 제곱밀리미터당 뉴턴이며, 메가파스칼과 정확히 같습니다.
많은 핀, 볼트, 리벳, 클레비스 연결부는 단일 전단 또는 이중 전단으로 설명할 수 있습니다. 단일 전단에서는 체결재의 한 단면이 하중을 지지합니다. 이중 전단에서는 비슷한 두 단면이 하중을 나누므로 전체 저항 면적은 한 면적의 두 배입니다. 계산기는 힘을 입력 면적으로 나누고 선택한 전단면 수로 다시 나눕니다. 같은 힘과 체결재 지름에서 이 차이는 평균 응력을 절반으로 줄일 수 있습니다.
평균 응력은 초기 설계 검토에 유용하지만 실제 응력은 완전히 균일하지 않습니다. 접촉면 부근의 하중 전달은 지압과 국부적인 최대 응력을 만듭니다. 구멍, 노치, 나사산, 틈새, 편심 하중은 응력 집중이나 굽힘을 일으킵니다. 완전한 연결부 설계에는 여기 표시된 평균값 외에도 체결재 전단, 판 지압, 전단 찢김, 순단면 인장, 굽힘, 피로, 변형 검토가 필요할 수 있습니다.
면적은 하중에 의해 실제로 잘리는 면과 일치해야 합니다. 단일 전단을 받는 원형 핀의 공칭 면적은 pi에 지름의 제곱을 곱한 뒤 넷으로 나눈 값입니다. 이중 전단에서도 한 면의 원형 면적을 입력하고 이중 전단을 선택하세요. 면적까지 수동으로 두 배로 늘리면 안 됩니다. 직사각형이 저항면인 경우에는 폭에 두께를 곱합니다.
이 계산기는 지지 능력이 아닌 요구 응력을 구하므로 재료 강도는 입력하지 않습니다. 결과를 해당 재료 규격과 설계 기준에 따른 허용 전단 응력 또는 설계 저항과 비교하세요. 이 비교에는 안전계수, 하중계수, 온도 영향, 부식 여유, 피로 요구사항을 반영해야 합니다.
이 도구는 수업 과제, 초기 치수 산정, 이상적인 연결부의 빠른 검토에 적합합니다. 응력 분포가 복잡할 때는 유한요소해석이나 기준에 따른 설계를 대체하지 못합니다. 단위를 주의해서 확인하세요. 제곱미터 면적은 사용 전에 제곱밀리미터로 변환해야 하며, 일 제곱미터는 백만 제곱밀리미터입니다.
전단 응력 예제
| 하중 조건 | 평균 응력 | 해석 |
|---|---|---|
| 500 mm²에 10,000 N, 단일 전단 | 20 MPa | 한 전단면이 전체 힘을 지지합니다. |
| 250 mm²에 10,000 N, 이중 전단 | 20 MPa | 250 mm²인 두 전단면이 힘을 나눕니다. |
| 125 mm²에 2,500 N, 단일 전단 | 20 MPa | 응력은 힘을 면적으로 나눈 값입니다. |
전단 응력 계산 방법
- 전체 전단력을 뉴턴 단위로 입력하세요.
- 한 전단면의 저항 면적을 제곱밀리미터 단위로 입력하세요.
- 연결부에 맞게 단일 전단 또는 이중 전단을 선택하세요.
- 전단 응력 계산을 선택하고 결과를 허용값과 비교하세요.
전단 응력 자주 묻는 질문
전단 응력의 기본 공식은 무엇인가요?
평균 전단 응력은 힘을 저항 면적으로 나눈 값입니다. 동일한 전단면이 여러 개라면 모든 면의 합계 면적으로 나눕니다.
단일 전단과 이중 전단의 차이는 무엇인가요?
단일 전단은 파괴면이 하나이고 이중 전단은 둘입니다. 동일한 두 면이 하중을 분담하면 평균 응력이 절반으로 줄어듭니다.
왜 mm²당 N이 MPa와 같나요?
일 파스칼은 제곱미터당 일 뉴턴입니다. 면적 단위를 변환하면 제곱밀리미터당 일 뉴턴은 백만 파스칼, 즉 일 메가파스칼이 됩니다.
원형 핀의 전단 면적은 어떻게 구하나요?
pi에 지름의 제곱을 곱한 뒤 넷으로 나누는 원의 면적 공식을 사용하세요. 이중 전단을 선택해도 한 단면의 면적만 입력합니다.
평균 전단 응력이 최대 응력인가요?
항상 그렇지는 않습니다. 실제 형상과 하중 전달로 국부적인 최대 응력이 생길 수 있습니다. 상세 설계에서는 응력 집중, 굽힘, 지압 및 적용 기준을 고려해야 합니다.